FELCSILLANT A REMÉNY A KÖRNYEZET-BARÁTABB MŰANYAG ELŐÁLLÍTÁSÁRA

Végre egy ígéretes út a műanyagok körforgásos gazdasága felé? 

A világ műanyagproblémájának megoldása érdekében a kutatók egy egyszerű új módszert fejlesztettek ki a hulladék lebontására. A folyamat egy olcsó katalizátorral kezdődik, amely lebontja a kötéseket a polietilén-tereftalátban (PET), amely a poliészter család legszélesebb körben használt műanyaga. Törés után az anyagot egyszerűen a környezeti levegő hatásának teszik ki, hogy a PET-et monomerekké alakítsák át, amelyek a műanyagok alapvető építőkövei.

A kutatók úgy vélik, hogy ezek a monomerek újrahasznosíthatók vagy értékesebb anyagokká hasznosíthatók.

Az új technika, amely biztonságosabb, olcsóbb és fenntarthatóbb, mint a jelenlegi műanyag-újrahasznosítási módszerek, ígéretes utat kínál a műanyagok körforgásos gazdaságának megteremtéséhez.

"A kutatásunkban az a különösen izgalmas, hogy a levegőből származó nedvességet használtuk fel a műanyagok lebontására, így egy kivételesen tiszta és szelektív folyamatot értünk el" - mondta Yosi Kratish, aki a tanulmány társszerzője is egy sajtóközleményben .

Fenntartható megoldás

A kutatók molibdén katalizátort és aktív szenet használtak – mindkettő olcsó, bőséges és nem mérgező.

A folyamat megkezdéséhez PET-et egyesítettek a katalizátorral és az aktív szénnel, majd felmelegítették a keveréket. A poliészter műanyagok nagy molekulákból állnak, amelyek ismétlődő egységeit kémiai kötésekkel kapcsolják össze. Ezek a kötelékek rövid időn belül szétszakadtak.

Ezután a kutatók levegőnek tették ki a töredezett anyagot. Csak egy nyomnyi nedvesség hatására tereftálsavvá (TPA) alakult, amely a poliészterek rendkívül értékes prekurzora. Az egyetlen melléktermék az acetaldehid volt, egy könnyen eltávolítható, kereskedelmi értékű ipari vegyszer.

"Átlagosan még viszonylag száraz körülmények között is körülbelül 10 000-15 000 köbkilométernyi víz van a légkörben" - mondta Naveen Malik, a tanulmány első szerzője.

"A levegő nedvességtartalmának kihasználása lehetővé teszi számunkra, hogy kiküszöböljük az ömlesztett oldószereket, csökkentsük az energiabevitelt és elkerüljük az agresszív vegyszerek használatát, ezáltal tisztább és környezetbarátabb a folyamat ."

Kratish kijelentette, hogy a rendszer hibátlanul működött, de meghibásodott, amikor extra vizet adtak hozzá, mivel a felesleg megzavarta a működését. A megfelelő egyensúly fenntartása kulcsfontosságú volt, és végső soron a levegő természetes nedvessége biztosította a tökéletes mennyiséget.

A műanyag probléma

Az élelmiszer-csomagolásban és italos palackokban széles körben használt PET-műanyagok a globális műanyagfogyasztás 12%-át teszik ki. A természetes lebomlással szembeni ellenálló képessége miatt jelentős mértékben hozzájárul a műanyagszennyezéshez. Használat után vagy hulladéklerakókba kerül, vagy apró mikroműanyaggá vagy nanoműanyaggá bomlik, szennyezve a szennyvizet és a vízi utakatkörnyezetet.

A műanyagok újrahasznosítása továbbra is kulcsfontosságú a kutatásban, de a meglévő módszerek gyakran olyan szélsőséges körülményekre támaszkodnak – mint például a magas hőmérséklet, az intenzív energiafelhasználás és a kemény oldószerek –, amelyek mérgező melléktermékeket termelnek.

Ezenkívül az olyan katalizátorok, mint a platina és a palládium, drágák, és hozzájárulnak a hulladékproblémához. A reakció befejeződése után a kutatóknak el kell választaniuk az újrahasznosított anyagokat az oldószerektől – ez a folyamat egyszerre idő- és energiaigényes.

"Az oldószerek használata helyett a levegőből származó vízgőzt használtuk. Ez egy sokkal elegánsabb módja a műanyag-újrahasznosítási problémák megoldásának" – mondta Kratish.

Gyors és hatékony

Az eljárás gyors és hatékony, mindössze négy órán belül visszanyeri a lehetséges TPA 94%-át.

A katalizátor nem csak tartós, hanem újrahasznosítható is, így az ismételt használat során is megőrzi hatékonyságát. Ezenkívül a módszert úgy tervezték, hogy vegyes műanyagokkal is működjön, szelektíven megcélozva a poliésztereket újrahasznosítás céljából. Ez a szelektivitás szükségtelenné teszi az előválogatást, ami jelentős gazdasági előnyt jelent az újrahasznosító ipar számára.

Valós anyagokon, például műanyag palackokon, ruházaton és vegyes műanyaghulladékon tesztelve az eljárás rendkívül hatékony maradt, még a színes műanyagokat is tiszta, színtelen TPA-vá bontotta.

Tovább haladva a kutatók arra törekednek, hogy a folyamatot ipari alkalmazásokhoz bővítsék, biztosítva ezzel, hogy hatékonyan kezeljék a nagy mennyiségű műanyaghulladékot .

A tanulmány a közelmúltban jelent meg a Green Chemistryben, a Royal Society of Chemistry által kiadott folyóiratban.

Forrás:

https://interestingengineering.com/science/air-moisture-plastic-recycling